菱锌矿的主要成分是碳酸锌,还含有少量的Fe2O3、FeO、CuO等杂质。如图是以菱锌矿为原料制取轻质氧化锌的一种工艺流程,该流程还可以得到两种副产品——海绵铜和
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菱锌矿的主要成分是碳酸锌,还含有少量的Fe2O3、FeO、CuO等杂质。如图是以菱锌矿为原料制取轻质氧化锌的一种工艺流程,该流程还可以得到两种副产品——海绵铜和铁红。
请结合下表数据,回答问题:
离子
| 开始沉淀时的pH
| 完全沉淀时的pH
| Fe2+
| 6.3
| 9.7
| Fe3+
| 1.5
| 3.2
| Zn2+
| 6.2
| 8.0
| (1)下列试剂中,________(填代号)可作为试剂甲的首选。 A.KMnO4 B.Cl2 C.H2O2 D.浓硝酸 根据所选试剂写出与之反应的离子方程式:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)氢氧化铁固体会吸附一些SO42-,如何洗涤Fe(OH)3固体以及如何判断是否洗涤干净? 洗涤方法:______________________________________________________________,判断是否洗涤干净的方法是_______________________________________。 (3)除铁步骤中加入氨水的目的是调节溶液的pH,其适宜的pH范围是______________;调节溶液pH时,除了氨水外,还可以加入下列物质中的________。 a.Zn b.ZnO c.Zn(OH)2 d.CuO (4)经测定乙溶液中仍含有少量的Fe3+和Zn2+。若c(Fe3+)为4.0×10-17 mol·L-1,则c(Zn2+)为______________ mol·L-1。(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Zn(OH)2]=1.2×10-17)。 |
答案
(1)C 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O (2)向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流出,重复上述操作2~3次 用试管取少量洗涤液,滴加氯化钡溶液,若有白色沉淀则表明未洗净,反之则表明已洗净 (3)3.2≤pH<6.2 bc (4)1.2×10-3 |
解析
(1)首先明确试剂甲的作用是将Fe2+转变为Fe3+,以便除去。双氧水无疑是最佳选择。 (3)调节pH时,应使Fe3+完全沉淀而Zn2+不生成沉淀,所以最适宜的pH范围是3.2~6.2。Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入ZnO能发生如下反应:ZnO+2H+=Zn2++H2O,且ZnO不溶于水,随着反应的进行,c(H+)减小,Fe3+的水解平衡右移,既除去了Fe3+又不引入新的杂质,加入Zn(OH)2可以达到相同的效果,不能加入Zn,因为它能与Fe3+反应,重新引入Fe2+,不能使用CuO,否则会生成Cu2+。(4)可根据溶度积的表达式计算溶液中离子浓度。c3(OH-)=,解得c(OH-)=1.0×10-7 mol·L-1,故c(Zn2+)==1.2×10-3 mol·L-1。 |
举一反三
某化学小组用下列装置对铁及其化合物的性质进行探究,回答有关问题: (1)该小组同学想制得氢氧化亚铁并保存较长时间,按如图(a)所示装置对其进行操作。
①某同学的操作是:先夹紧止水夹K,再使A管开始反应,实验中在B管中观察到的现象是 。 ②为达到实验目的,正确的操作是 。 B管中发生反应的离子方程式是 。 (2)当上述装置的实验结束后,取A管内反应所得的溶液,隔绝空气小心蒸干后得到FeSO4,再高温煅烧(有关装置和操作均已略去),最后留下红棕色固体,将分解时产生的气体按图(b)所示装置依次通过洗气装置,结果试管甲内出现白色沉淀,试管乙内品红溶液红色褪去,回答: ①用方程式表示试管甲产生白色沉淀的原因 。 ②为验证红棕色固体成分,可进行如下操作 。 ③图(b)中丙装置的作用是 。 ④根据实验现象写出A管内溶液蒸干后,在高温煅烧分解时所发生反应的化学方程式 。 |
氯化铁是常见的水处理剂,无水FeCl3易升华。工业上制备无水FeCl3的一种工艺如图所示:
(1)加入吸收塔的吸收剂X应是 (填字母编号)。 a.NaOH溶液 b.饱和食盐水 c.FeCl2溶液 d.淀粉KI溶液 (2)取0.5 mL饱和FeCl3溶液滴入50 mL沸水中,得红褐色氢氧化铁胶体,则发生反应的离子方程式为 。 (3)实验室中从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的过程中,需先加入 且保持过量,然后进行的操作依次为 、冷却结晶、过滤。 (4)将H2S气体通入FeCl3溶液中会出现浑浊,则其反应的离子方程式为 。 (5)铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池,电池结构如图所示(电极材料为石墨),工作原理为:Fe3++Cr2+Fe2++Cr3+ 则电池放电时,Cl-将移向 极(填“正”或“负”);充电时,阴极的电极反应式为 。
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电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。某工程师为了从废液中回收铜,重新获得FeCl3溶液,设计了下列实验步骤:
写出一个能证明还原性Fe比Cu强的离子方程式: 。 该反应在上图步骤 中发生。请根据上述反应设计一个原电池,在方框中画出简易装置图(标出电极名称、电极材料、电解质溶液)。 上述过程回收的铜是粗铜,为了获得更纯的铜必须进行电解精炼。写出电解精炼时阳极材料及主要的电极反应式 。 |
Ⅰ.铁是人体必需的微量元素,绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。 (1)FeSO4溶液在空气中会因氧化变质产生红褐色沉淀,其发生反应的离子方程式是 ;实验室在配制FeSO4溶液时常加入 以防止其被氧化。请你设计一个实验证明FeSO4溶液是否被氧化 。 Ⅱ.硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]较硫酸亚铁不易被氧气氧化,常用于代替硫酸亚铁。 (2)硫酸亚铁铵不易被氧化的原因是 。 (3)为检验分解产物的成分,设计如下实验装置进行实验,加热A中的硫酸亚铁铵至分解完全。
①A中固体充分加热较长时间后,通入氮气,目的是 。 ②装置B中BaCl2溶液的作用是为了检验分解产物中是否有SO3气体生成,若含有该气体,观察到的现象为 。 ③实验中,观察到C中有白色沉淀生成,则C中发生的反应为 (用离子方程式表示)。 |
化工生产中常利用硫酸厂煅烧黄铁矿石的烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)来制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·7H2O),流程如 下: (1)将过程②中产生的气体通入下列溶液中,溶液会褪色的是________(填选项序号)。 a.品红溶液 b.紫色石蕊溶液 c.酸性KMnO4溶液 d.溴水 (2)过程①中,FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式为______________________ (3)过程③中,需加入的物质是____________;反应的化学方程式为_____________________ 用溶液Y制绿矾时,可取少量Y溶液于试管中,向试管内加入少量的________________溶液,观察溶液是否变为________色,以验证其中是否含有Fe3+。 (4)在实验室里,完成过程④中的____________(填操作名称),需要使用酒精灯、三脚架、坩埚钳等,还需要的玻璃仪器有___________________________。 (5)过程⑥中,将溶液Z加热到70~80℃,目的是____________________________________________________。 (6)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数,进行下列实验:①用分析天平称取2.700 g样品;②将样品溶于足量的盐酸后,加入过量的氯化钡溶液;③过滤、洗涤、干燥、称量,得固体质量为3.495 g。若该聚铁的主要成分为[Fe(OH)SO4]n,则聚铁样品中铁元素的质量分数为________。(假设杂质中不含铁元素和硫元素) |
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